AVR MİKRO DENETLEYİCİ ZAMANLAYICISININ DOĞRU PWM MOD FAZI

Merhaba arkadaşlar,

PWM – Pals Genişliği Modülasyonu, SCR (Silicion-Controlled Rectifier), IGBT (Insulated,Gate,Bipolar,Transistor) gibi güç elektorniği cihazlarını kontrol etmek için bilinen en iyi yöntemdir. PWM aynı zamanda motor hız kontrollünde de kullanılmaktadır. AVR zamanlayıcıları (AVR Timers) kullanılarak kare dalgaları üretirler. Bu üretimi nasıl yaptıklarına dair ilerleyen yazılarımızda ele alacağız.

Bu teknik yazımız, AVR Zamanlayıcılarının (AVR Timers), PWM üretim yeteneğini açıklayan bir yazıdır.

Örnek anlatımlarımızı ATMEL ürünlerinden olan ATmega 16 AVR mikro denetleyicisi üzerinden gerçekleştireceğiz.

ATmega 16 mikro denetleyicisinde dâhili 4 PWM kanalı bulunmaktadır. PWM çıkışları ise OC0,OC1A,OC1B ve OC2 PIN’leri üzerinden alınmaktadır.

Bu PIN’lere ait detayları bir sonraki makalemizde bulabilirsiniz. AVR zamanlayıcısı PWM sinyalleri üretmek için iki moda sahiptir.

Bu modlar;

1. Doğru PWM modu Fazı
2. Hızlı PWM modu

A- Doğru PWM Modu Fazı tarafından Üretilen Pals Genişliği Modülasyonu (PWM)

Doğru PWM Modu Fazı, atama biti olan WGM0[1:0]=01 tarafından seçilebilir. Bu Mod, çift eğilimli çalışmaya dayanmaktadır.

Çift Eğilimli Çalışma; TCNTn, Maksimum değerden en alt değere ve en alt değerden maksimum değere sayar.

OCRn yazaçları, aşağı sayma ve yukarı sayma esnasında sürekli TCNTn yazaçları ile değerleri karşılaştırır. Karşılaştırma da COMn [1:0] bitlerinin programlama tarafından seçilebilir PWM çıkış PIN’leri (OCn) ters veya ters olmayan moda göre davranır.

Aşağıdaki tablo  COM [1:0] bitlerin ayarlarını göstermektedir.

Çift eğimli çalışma simetrik dalga üretimi sağladığı için faz doğrulama PWM modu motor kontörlü için tercih edilir.

Pals Görev Döngüsü ( Duty Cycle), OCRn yazaç için değerler yazılarak değiştirilebilir.

OCRn değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.

Örneğin; Görev Döngüsü %75 ise, OCR Değeri nedir?

             OCR değeri = ( 75/100) x256  dir.

PWM çıkış frekansı ise aşağıdaki gibi olacaktır.

Ön ölçekleme: Pre-scaler

Amaç: Timer 0’dan  %75’lik görev döngüsünün (duty cycle) PWM sinyalinin üretimidir.

Elektronik Devre Açıklaması:

ATmega 16 Mikro denetleyicisine ait bağlantı devre şeması üzerinde gösterilmiştir. Timer 0, OC0 PINi üzerinde PWM dalga çıkışı üretir ve kullanır. Bu nedenle, dalga formunu gözlemlemek için 4 numaralı PIN CRO’ya bağlanır.

Aşağıdaki devre şemasını inceleyelim

Programlama Adımları:

1. WGM0[1:0] bit programlama için doğru PWM modu fazını seçmek.
2. COM0[1:0] bit program ve inverting mod ve non-inverting modu’nun seçilmesi.
3. OC0 PIN’inin çıkış PIN’i olarak set edilmesi
4. TIMSK yazacı için OCIE0 bitinin set edilmesi
5. Sei() komutu tarafından global kesmenin etkinleştirilmesi.

Çıkış Dalgası:

Frekans hesaplama formülü:

ATMEL STUDIO 6 ile PROGRAMLAMA

Programlama adımlarını gösterdikten sonra şimdi uygulamamıza ait kodlarımızı ATMEL STUDIO 6 ile kodlayarak göstermeye çalışalım. İlk olarak yeni bir proje oluşturuyoruz. İzleyeceğimiz adımlar aşağıdaki gibidir

Şekildeki gibi numaralı adımlar izlenildiğinde File --> New--> Project yolu ile yeni bir proje belirlenebilir. Bu yol izlenildikten sonra karşımıza çıkan formda

Açılan formda numaralı işlemler takip edilirse;

1. C/C++ ile hangi programlama dili ile uygulamak istediğinizi seçersiniz. Biz uygulamamızı C programlama dili ile programlayacağımızdan dolayı adım 2 ye bakınız.
2. Adım 2 ile GCC C executable Project ile Gömülü C dilini tercih ettiğimizi belirtiriz.
3. Adım 3 ile uygulamanıza ait Proje ismini belirtebilirsiniz
4. Adım 4 ile Projenizi kaydetmek istediğiniz konumu belirliyoruz.
5. Adım 5 ile OK diyerek projemizi onaylayıp bir diğer adıma geçiyoruz.

Bu adımların ardından üzerinde işlem yapacağımız ATMEL AVR mikro denetleyici cihaz ailesini seçmemiz gerekmektedir

1. 1 no’lu adımda megaAVR , 8-bit cihaz ailesini seçerek ATmega 16 adlı mikro denetleyicimizi seçeriz.
2. 2 no’lu adımda seçtiğimiz cihaz ailesinin ürünü olan ATmega16 seçilir,
3. 3 no’lu adımda ise bu mikro denetleyiciye ait datasheete erişerek mikro denetleyici üzerindeki PIN konfigürasyonlarına göz atmakta fayda olabilecek bir dökümantasyonu bizlere seçenek olarak sunmaktadır.
4. 4 no’lu adımda OK seçeneğini tıklayarak KOD geliştirme editörümüze erişmiş oluruz.

Uygulamamıza ait kodlarımız aşağıdaki gibidir.

/*
 * ATmega16_PWM.c
 * Created: 25.06.2013 20:40:38
 *  Author: muhammed.onal
 */ 
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>

#define FREKANS 12000000
#define duty_cycle 75    // Görev döngüsü için gerekli
#define prescaler 1

#define OCR_degeri ((duty_cycle*256)/100)
void t0_pwm_init(void);

int main(void)
{
   t0_pwm_init();
   sei();	          // Global kesmenin etkinleştirilmesi
   while(1);
}
//Timer0'ın başlatılması
void t0_pwm_init()
{
	// WGM0[1:0]= 01, Doğru PWM Modu Fazı için
	// COM0[1:0]= 10, non-inverting modunun seçilmesi
	// CS0[2:0] =001. prescaler (ön ölçeklemenin) olmaması durumu
	
	TCCR0=(1<<WGM00)|(2<<COM00)|(1<<CS00);
	DDRB|=(1<<PB3);	    // OC0'ın çıkış PIN'i olarak set edilmesi
	TIMSK|=(1<<OCIE0);  // Etkinleştirilen çıkış PIN'inin kesme karşılaştırılması
}
ISR(TIMER0_COMP_vect)			// Alt Program Kesme Hizmeti
{
	OCR0=(uint8_t)OCR_degeri;       // OCR değerinin yerleştirilmesi
}

Program derlendikten sonra Solution Explorer tarafında giriş çıkışa bağlı dosyalarımız aşağıdaki şekildeki gibidir.

Bir makalemizin daha sonuna daha geldik. Bir sonraki yazımızda görüşmek dileğiyle faydalı olmasını temenni ederim.

Muhammed ÖNAL
Bilgisayar Mühendisi
RFID Sistemleri Uzmanı
BT Yönetişimcisi

Blog:  http://www.muhammedonal.com
Web : http://www.yazilimdilleri.net